基于Matlab的CCD激光损伤仿真设计.pdf

超快激光的激光损伤阈值

激光元件的激光损伤阈值（LIDT）

对氧化物薄膜的双离子束溅射沉积作了系统地实验研究。考察了离子束溅射工艺参数对薄膜光学特性的影响，制备了折射率接近于块材料的TiO2和ZrO2薄膜，显著降低了TiO2、ZrO2和SiO2薄膜的光吸收损耗，TiO2和ZrO2薄膜的抗激光损伤阈值得到显著提高。用双离子束溅射沉积1.06 μm多层高反膜，得到了大于99.5%的高反射率，经高温退火处理的双离子束溅射沉积高反膜的抗激光损伤阈值同热蒸发沉积的高反膜相比有所提高。

测量了LN晶体的表面和体损伤阈值,以及重复频率脉冲的积累效应.研究了晶体中的非线性吸收过程.分析了损伤机理,发现在表面和体内都会发生多光子吸收,并且是引起晶体破坏的根源.造成宏观破坏的原因在体内是应力炸裂,在表面是热烧蚀热熔化和等离子体抛射.

研究了1064 nm激光辐照致光学薄膜分层剥落的损伤特性及其抑制手段。从光学薄膜的界面结构出发分析了温升在分层剥落产生过程中的作用,从理论上得出了剥落面积与辐照脉冲能量之间的关系式并通过实验进行验证,间接证明了分层剥落的成因; 对分层剥落的抑制、改善方法进行了理论探讨与实验,证明亚阈值能量脉冲预辐照之后剥落面积明显减小,并且在一定范围内预辐照脉冲的能量密度越高相应的效果越明显,对作用机制给出了定性解释。

采用电子束沉积法在镁掺杂铌酸锂基底上镀制了多波段增透膜, 透射波段分别为1.064 μm, 1.4～1.6 μm和3.5～4.3 μm, 测量了薄膜在1064 nm多脉冲辐照下的损伤阈值, 以及无薄膜铌酸锂晶体本身的损伤阈值。结果表明, 镀膜之后, 晶体的损伤阈值较未镀膜样品明显提高。

实验研究了芯径为600 μm的全石英光纤传输脉宽为5 ns,波长为1064 nm的高峰值功率脉冲激光的传输特性。采用N-ON-1测试方法,获得光纤损伤阈值和光纤传能特性曲线。光纤50%概率损伤阈值为24 mJ,平均输出激光能量达到14 mJ,峰值功率接近3 MW。可将光纤传能特性曲线分为3个过程:未损伤段(平稳传输段)、光纤端面等离子体击穿段(非平稳传输段)和光纤体损伤段(传输截止段)。分析了光纤损伤形貌和损伤机理。研究表明,同时提高光纤端面等离子体击穿阈值和光纤初始输入段损伤阈值是提高光纤传能容量的关键。

成像系统中的CMOS探测器被激光损伤后，其猫眼回波会发生变化。对猫眼回波图像的变化进行了实验研究，发现随着用于损伤的激光功率增加，CMOS器件的微透镜发生分解，直至最终消失，并使器件表面形成由遮光铝膜和光敏区构成的二维光栅，猫眼回波图像内的阵列光斑也经历了逐步消失又恢复的过程。以高斯随机表面模拟微透镜表面形貌，建模计算了猫眼回波图像随微透镜损伤程度的变化，计算结果与实验现象相符。

研究了表面处理工艺对铝合金表面抗激光损伤能力的影响。结果表明，在相同纳秒激光脉冲辐照下，与机械抛光相比，化学镀镍、阳极氧化黑和硬质阳极氧化处理的表面损伤阈值较低，而钝化和微弧氧化的损伤阈值较高；相同处理工艺但不同参数对应的损伤阈值不同。通过比较不同工艺表面的相关物理参数，对损伤阈值、形貌和规律进行了分析。结果表明，钝化更适用于高功率激光装置中铝合金表面的处理。